申请/专利权人：敦煌研究院

申请日：2019-03-08

公开（公告）日：2023-12-26

公开（公告）号：CN109839313B

主分类号：G01N3/08

分类号：G01N3/08;G01N3/06;G01N17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.26#授权;2021.12.31#实质审查的生效;2019.06.04#公开

摘要：本发明为一种土遗址悬空区掏蚀进程模型内部应力测量方法，通过使用砖砌体模拟砌筑悬空区，并预留不同掏蚀深度的拼接缝，然后进行模型的制作，并预埋力学传感器，待模型养护完成后，由外向内拆除砖砌体以完不同掏蚀深度的模拟，并测量模型内部的应力变化。此方法可以模拟土遗址根部的连续掏蚀并测量模型内部的应力变化，并且能够保证模型介质的连续性，不破坏模型的结构，对土遗址的悬空区病害破坏机理具有十分重要的意义。

主权项：1.一种足尺夯土墙体模型根部悬空区掏蚀进程的模拟方法，其步骤是：a.对夯土墙体基础（1）进行处理，避免模型制作完成后因沉降而倾覆，测量土墙体（2）掏蚀凹进的深度和高度，使墙体模型具有足够的强度、能够满足夯筑过程中振动、冲击应力和疲劳破坏影响；b.用红砖砌好掏蚀凹进深度和高度的悬空区模型，预留不同掏蚀深度拼接缝；c.待模型墙体完全干燥后，按照拟定掏蚀深度和高度从模型根部由外向内逐步拆除砖砌体，同时监测夯土墙体不同位置应力变化；d.拆除砖砌体（3）后，开始夯筑根部掏蚀区夯土墙体（4），墙体夯筑夯层铺土厚度12cm，每层夯击6遍，墙体共夯筑33层，削顶后留31层,模型墙体尺寸均为长2.8m，底宽0.95m，高2.0m，整体收分顶部至0.6m，在夯土墙体模型内部预埋监测传感器（5），传感器（5）与数采仪连接，并从砌体上部直至下部逐步完成模型夯筑，监测夯土墙体内部应力变化。

全文数据：一种足尺夯土试验墙根部掏蚀进程应力表征方法技术领域本发明涉及夯土试验墙自然掏蚀进程的墙体内力应力动态分布表征，尤其对研究在静力、外力等作用下夯土遗址根部掏蚀应力重分布特征具有重要意义。本发明也可以应用于岩土工程等相关领域。背景技术我国丝绸之路沿线分布着土遗址国保单位500处，大部分均为夯土遗址，在风蚀、水盐运移、动植物、人为影响作用下，根部掏蚀普遍存在，是造成遗址本体坍塌频发的主要内因，一般情况下根部掏蚀会伴随表面粉化、剥蚀、片状剥离和区域性层间滑移，直至本体坍塌破坏。坍塌破坏往往是局部应力集中至拉（压、剪）应力极限值，夯土遗址内部应力的改变与根部掏蚀凹进深度和高度有密切关系，尤其对层界面显著的遗址根部掏蚀深度是遗址本体坍塌的主要破坏因素。目前针对悬空区掏蚀进程的力学模型大部分通过数值模拟实现，夯土遗址掏蚀凹进进程遗址体的应力情况研究更是甚少，如何足尺监测遗址体自然掏蚀过程中遗址体内部应力的变化，可行的办法是通过大型重塑样中埋设可直接测试应力应变的传感器，通过物理方式逐步模拟掏蚀进程，以监测模拟夯土墙体内部的应力变化。对于重塑的模型掏蚀进行模拟，如果在养护期内进行，模型强度较低，内部应力传递与真实值会有偏差，甚至可能会导致模型的倾覆破坏。如果在模型养护完成后进行悬空区掏蚀模拟，墙体强度过高，模拟掏蚀悬空区的拆除必定会产生振动，往往会破坏夯层间的连续性，掏蚀模拟进程可能会导致模型在薄弱区提前破坏，受人为作用影响与自然掏蚀凹进进程相差甚远。因此，在保证夯土墙体整体性、均匀性的前提下，寻找一种可行模拟夯土墙体悬空区掏蚀进程是实现这一表征方法的重要措施，对于实现夯土墙体掏蚀过程中内部应力动态变化监测及分析研究具有现实意义。发明内容基于上述，本发明的目在于提供一种足尺夯土墙体模型根部悬空区掏蚀进程的模拟方法，能够模拟不同掏蚀深度、高度和掏蚀形状的工况，可动态监测掏蚀进程中夯土墙体内部的应力变化，为夯土墙体根部掏蚀夯土墙体应力重分布、应力集中和动态变化提供基础参数。本发明的目的是通过以下技术措施来实现：一种足尺夯土墙体模型根部悬空区掏蚀进程的模拟方法，其步骤是：a.测量土墙体掏蚀凹进的深度和高度，墙体掏蚀凹进的深度和高度满足强度、能够满足夯筑过程中振动、冲击应力和疲劳破坏影响；b.用红砖砌好掏蚀凹进深度和高度的悬空区模型，预留不同掏蚀深度拼接缝；c.待模型墙体完全干燥后，按照拟定掏蚀深度和高度从模型根部由外向内逐步拆除砖砌体。d.拆除砖砌体后，开始夯筑根部掏蚀区夯土墙体，墙体夯筑夯层铺土厚度12cm，每层夯击6遍，墙体共夯筑33层，削顶后留31层,模型墙体尺寸均为长2.8m，底宽0.95m，高2.0m，整体收分顶部至0.6m；在夯土墙体模型内部预埋监测传感器，并从砌体上部直至下部逐步完成模型夯筑，监测夯土墙体内部应力变化。本发明的优点和产生的有益效果是：（1）使用砖砌体模拟砌筑悬空区，能够模拟夯土墙体模型不同深度连续掏蚀时模型内部的应力变化。（2）在夯土墙体模型内部预埋监测传感器，能够监测夯土墙体在掏蚀进程中模型内部应力重分布、集中和动态变化过程，且确保夯土前提不会发生明显的结构破坏。（3）本发明方法方便实用，操作方便，费用低，对土遗址的悬空区破坏力学机制研究具有十分重要的意义。附图说明图1为悬空区砖砌体临时支护示意图；图2为模型夯筑示意图；图3为悬空区逐步掏蚀示意图；图4为掏蚀进程结束示意图；图5为应变片布设位置示意图图6为夯土墙体Z方向掏蚀20、45cm深度的微应变。具体实施方式下面结合附图对本发明专利再作进一步的说明：一种足尺夯土墙体模型根部悬空区掏蚀进程的模拟方法，真实模拟不小于10cm以内的连续掏蚀进程及模型内部应力变化的连续测量，（1）首先对夯土墙体基础1进行处理，避免模型制作完成后因沉降而倾覆，测量土墙体2掏蚀凹进的1.2m深度和24m高度，使墙体模型具有足够15Mpa强度、能够满足夯筑过程中振动、冲击应力和疲劳破坏影响，以及方便拆除的要求。（2）用红砖砌好的悬空区模型（见图1），预留不同掏蚀深度拼接缝，拼接缝根据实验需求，处理好模拟掏蚀进程的不同阶段的层界面和连接，模型砌筑可以设置不同深度梯度（见图2）。（3）待砖砌体3稳定、砖砌体结构养护强度达到要求后，由外向内逐步拆除临时砖砌体，以完成不同掏蚀深度的模拟（见图3）在拆除临时砖砌体时，每一梯度掏蚀完成需在应力平衡后再进行下一阶段模拟掏蚀，直至砖砌体3完全拆除（见图4），应力最终达到平衡，掏蚀进程结束。拆除过程中均匀拆除，尽量满足墙体根部均匀掏蚀，同时监测夯土墙体不同位置应力变化。（4）拆除临时砖砌体后，开始夯筑根部掏蚀区夯土墙体4，墙体夯筑夯层铺土厚度12cm，每层夯击6遍，墙体共夯筑33层，削顶后留31层,模型墙体尺寸均为长2.8m，底宽0.95m，高2.0m，整体收分顶部至0.6m；在进行夯筑夯层的过程中，从砌体上部直至下部逐步完成模型夯筑墙体，在夯土墙体模型内部预埋监测传感器5（见图5），传感器5与数采仪连接，并通过传感器5测量模型内部的应力变化。图6为Z方向掏蚀20、45cm深度的微应变。从图6可以看出：随着掏蚀深度的加大，夯土墙体模型内部应力增大。

权利要求：1.一种足尺夯土墙体模型根部悬空区掏蚀进程的模拟方法，其步骤是：a.对夯土墙体基础（1）进行处理，测量土墙体（2）掏蚀凹进的深度和高度，土墙体（2）掏蚀凹进的深度和高度满足强度、能够满足夯筑过程中振动、冲击应力和疲劳破坏影响；b.用红砖砌好掏蚀凹进深度和高度的悬空区模型，预留不同掏蚀深度拼接缝；c.待模型墙体完全干燥后，按照拟定掏蚀深度和高度从模型根部由外向内逐步拆除砖砌体；d.拆除砖砌体（3）后，开始夯筑根部掏蚀区夯土墙体（4），墙体夯筑夯层铺土厚度12cm，每层夯击6遍，墙体共夯筑33层，削顶后留31层,模型墙体尺寸均为长2.8m，底宽0.95m，高2.0m，整体收分顶部至0.6m，在夯土墙体模型内部预埋监测传感器（5），传感器（5）与数采仪连接，并从砌体上部直至下部逐步完成模型夯筑，监测夯土墙体内部应力变化。

百度查询： 敦煌研究院 一种足尺夯土试验墙根部掏蚀进程应力表征方法

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